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编辑:华体汇电竞官网(中国)有限公司时间:2022-07-21 09:25点击量:147

  广泛的高新技术材料石英玻璃是应用日益。氧化硅(SiO2)石英玻璃的成分为二,透光性高具 有,性好耐温,优越的物化性质膨胀系数低等, 光学、光纤和军工等高新技术领域因此被广泛应用于半导体、光伏、。现代工业不可或缺的 重要材料石英玻璃已成为近代科学技术和。石英玻璃称为“玻璃王”新材料领域的专家们把,标或工艺 的复杂性无论从制造的高指,的技术难度来看还是应用场合,璃材料的“皇冠”石英玻璃堪称玻。

  、光学和化学性能优越石英玻璃的力学、热学,光 源以及航空航天等领域应用广泛在半导体、光学、光纤、光伏、电。一组分构成的工业技术玻璃石英玻璃是由二氧化硅单,硅为原子晶体由于二氧化,间是共价键Si-O ,性强且化学性质稳定所以石英玻璃耐温;键能大且结构紧密Si-O 间化学,有良好的机械性能使得石英玻璃具,力强耐压;具有较小的密度此外石英玻璃 ,硅四面结构体结构单元组成的单 纯网络再加上石英玻璃的微观结构是由二氧化,有序短程,无序长程,优良且介电强度高使得其光学性能。的物化性质凭借优越,光伏、电光源以及航空航天等诸多高新技 术领域石英玻璃广泛应用于包括半导体、光纤、光学、。

  :石英制品是重要的半导体耗材1)半导体(占比约 65%),加工全过程用于半导体。氧化硅纯度高石英玻璃内二,质稳定化学性,酸外的任何酸反应不与除氢氟酸和磷,强、不活泼的材料作为晶圆承载和清洗等容 器的要求充分 满足半导体制造过程中需要抗高温、变形性能,半导体生产过程被广泛运用于。外此,璃折射率低由于石英玻,性强耐温,基版材料光学透过率高能够满足掩膜版对于,低的要求热膨胀率,膜版的重 要材料是高精度玻璃掩。

  产光纤预制棒和光纤拉丝过程中主要的 消耗材料2)光纤(占比约 14%):石英玻璃材料是生。折射率极低石英玻璃的,透光波段范围宽吸光系数小并且,射原理传输的光传导工具而光纤作为以全内 反,极高的要求对折射率有,量应用于光纤制 造因此石英玻璃被大,、炉芯管、石英管等主要产品有预制棒。

  璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件3)光学(占比约 10%):石英玻。璃的光学性能好透明石 英玻,率低折射,mμ波段范围内任意透光波段可以满足 185-3500,紫外材料也可以作为透红外材料因此 既可以作为光学仪器的透,外 照相机、棱镜以及透镜主要产品为制造摄谱仪、红。时同,很强的热稳定性石英玻璃具有,~1000℃之间数值在 800,应用于高空高温照相光学石英玻璃还广泛,度测距仪以及 大型天文望远镜比如:高温作业窥视窗口、高精。

  :光伏领域生产加工环节中4)光伏(占比约 7%),品为硬性耗材石英玻璃制。凭借洁净、同质和耐高温的性能石英 玻璃所制造的石英坩埚,硅料的盛装器 具一般作为熔融多晶,棒/多晶硅锭的过程用于后续拉制单晶硅,中的主要耗材是生产过程。业 的强劲发展随着新能源产,规模不断壮大中国光伏产业,埚产品的市场需求 不断扩大天然石英产品尤其是石英坩。

  4%):在电光源领域5)电光源(占比约 ,疗、交通、 娱乐等行业应用广泛石英玻璃电光源产品在家居、医。用的氙灯汽车照明,及娱乐场所用的 金属卤化物灯卫生消毒用的紫外线杀菌灯以,璃作为照明器具都采用石英玻。

  航空航天领域6)军工:在,船和航天飞机的核心元件石英玻璃制品为宇宙飞。璃的密度小石英玻 ,且光学性能好抗压能力强,滤紫外耐辐射的要求满足太空窗口材料,射下形成“色心”避免高 能射线照,卫星及宇宙飞船被广泛应用于,有效 控制航天器姿态耐辐照的石英玻璃可以,的太阳能电池能源系统提供有效保 护高强度抗辐照玻璃盖片能为宇宙飞船,外此,隔热性能优良石英玻璃纤维,性能好介电,线罩用复合材料 中被广泛用于机载天。

  全过程:高纯石 英砂—石英玻璃材料—石英玻璃制品—下游应用领域完整的石英玻璃制品产业链包含从高纯石英砂原料到下游应用领域的。原材 料成分的材料及制品行业石英产业是以二氧化硅为主要。链中产业,英砂生产及供应上游为高纯石。阶段现,产与高品质矿源密切相关由于高纯 石英砂的生,质石英矿的海外企业垄断产业内主要被背靠高品,明、挪威 TQC 等主要参与者包括尤尼,生产厂家为石英股份国内石高纯英砂龙头。以锭、筒、棒、管等形态保存中游石 英玻璃材料一般会,氏、东曹、昆希、以及国内的菲利华、石英股份等目前产业内主要竞争者包括国外的迈图、 贺利;璃为 材料制成的一系列器件下游的石英制品是以石英玻,钟罩、坩锅等包括石英舟、,和生产设备要求 高其对生产技术人员,技术与外资企业仍有差距国内石英制品加工企业, 泰谷诺等外资企业占据主要市场份额贺利氏信越、杭州大和、沈阳汉科、,企业主要有凯德石英国内石英制品加工,石英以及强华股份等菲利华石 创、东科;商、光伏硅片制造厂商、以及光学、光纤、军工和电光源领域相关生产 厂商石英制品下游客户主要包括半导体设备商和晶圆制造商、 光伏石英坩埚制造,为主要应用市场其中半导体市场。

  玻璃制备关键原材料高纯石英砂是石英,决定其应用领域产品纯度标准。 含量大于 99.9%高纯石英砂 是指 Si,Al2O3 含量小于 0.01%的石英砂Fe2O3 含量小于 0.0001%、。4N8(高端)、5N2(超纯)、 6N(高纯 SiCl4)按照纯度指标高纯石英砂可分为 3N(低端)、4N(中端)、,其应用领域纯度决定。l4 用来制作光掩模基板半导体:6N 的 SiC,制硅生长坩埚5N2 砂可,片氧化、扩散等用的石英材料4N 和 4N8 砂可制硅;Cl4 用于制备芯棒光纤:6N 的 Si,节的种子棒与预制棒烧结的炉芯管4N8 和 4N 砂可制沉积环;砂可制硅生长坩埚光伏:4N8 ,池扩散等用石英材料4N 砂可制光伏电;种、 汽车灯和红外光源用石英材料光源:4N8 和 4N 砂可制特;l4 可制对精度要求极高的传感 器军工与航空航天:6N 的 SiC,生产石英纤维4N 砂可以;l4 制玻璃可作光刻镜头光学:6N 的 SiC,高端 产品激光陀螺等,用来制作镀膜锭等产品4N、4N8 砂可。

  以分为矿物提纯和四氯化硅合成两种方式高纯石英砂的制备工艺根据天然和合成可,储量和成本受制于原料,为主要制备工艺当前矿物提纯。-磁选-浮选-酸浸-干燥-焙烧传统工艺得到天然高纯石英砂可以通过天然水 晶经过粉碎,增加络合和氯化煅烧等过程除去包裹体和晶格内的杂质深 度提纯获得也可以通过花岗伟晶岩、脉石英岩 等在改进传统工艺环节的基础上。应提高四氯化硅杂质的沸点合成四氯化硅制备通过光反,除杂制 备再通过精馏。量小且原料价格高由于天然水晶的储,的制备成本高合成四氯化硅,规模生产难以大,此因,高纯石英砂的主要制备方法石英矿物提纯加工是当前。

  理和化学提纯相结合的方法天然高纯石英砂制备采用物,艺是 产品质量决定因素矿石质量和晶格除杂工。-水碎-浮选-去离 子水洗-干燥-酸浸等 12 个步骤制备过程包括粗选-破碎-水淬-粉碎-磁选-分级-焙烧。艺流程较为复杂石英矿物提纯工,艺是产品质量的决定性因素矿石质量和晶格除杂工 。

  质含量决定了石英矿提纯和 加工后的高纯石英砂最终质量矿石质量:矿石中不同矿物包裹体、流体包裹体和晶格杂。特性和理化特性根据不同成矿,脉石英岩、石英岩和石英砂岩石英岩可分为花岗伟晶岩、 ,中其,粒结晶粒度粗前两类岩石晶,体解离易于单,石英砂的理想原料是中 高端高纯。认为目前,物、 包裹体和晶格杂质作为关键指标综合评价原料评价应当以化学成分、嵌布粒度、脉石矿, 3 个及以上达到 A 级时当石英原料在 5 个指标中有,高纯石英原料可以推荐为。粉体网数据根据中国,前当,利亚、俄罗斯、印度、加拿大、中国等 7 个国家全球高纯石英原料矿床分 布于美国、挪威、澳大,14 处 矿床除中国外有 ,的有 7 处其中尚未开采,国 Spruce Pine 矿矿源质量最高和储量最大的为美。源是行业内企业竞争关键深度 绑定高品质矿石资。

   Fe 离子容易替代石英晶格中的硅离子晶格除杂:石英矿物中的 Al 离子和,面体和氧铁四面体形成新的 铝氧四,、Na、Li、H 等电荷补偿 杂质同时造成晶格内部电荷缺陷而引入 K,格结构才能得以去除该种杂质需要改变晶,此因,工过程 中难以突破的瓶颈晶格除杂为高纯石英砂加。气、氯化氢与矿物反应我国目前试图通过氯,体 结构达到除杂效果高温焙烧改变石英晶,度和酸浸参数但是受制于温,能力仍处于较弱水平我国氯化焙烧处理。体小于 5 个/cm2尤尼明矿石的液体包裹,5 个/cm2我国则达到 1,率分别能够达到 96.7%和 87.7%通过高温焙烧对 Al 和 Fe 的去除,、酸浓度及反应时 间方面在确定起始温度、焙烧时间,一步突破仍有待。

  化和精馏结合工艺为主高纯四氯化硅制备以光,技术路 线的“卡脖子”环节除杂环节成本高昂是我国企业,实现技术突破三孚股份率先。合的方 式制备高纯四氯化硅目前工业界采用光化与精馏结,利用光照条件将氯分子解离为 氯自由基具体工艺流程如下:(1)光化反应:,杂质含氯化合物上的氢原子取代三氯氢硅及其它含有氢,4 和其 他含氢化合物得到 HCl、SiCl。氯氢硅杂质极为有效光化反应对去除三,为沸点更高 的杂质可以将某些杂质转化;与各种杂质沸点不同来实现分离(2)精馏:主要根据四氯化硅,沸点组分和高沸点组分分离出来可以将 SiCl4 中 的低,lCl3但是 A,氯化物有可能形成 配合物FeCl3 等极性重金属,氯化硅相近挥发度同四,达到理想效果精馏法不能。附法进一步 提纯此类杂质可用吸,分繁杂且费用高但是活化处理十,带来困难给除杂,路线中关 键成本环节杂质吸附环节是技术。精馏技术的提升近年随着国内,完成技术突破三孚股份率先,9N 级别产品达到 ,CVD 芯棒生产工艺的规模化供应实现对原材料要求较为苛刻的 P,进口替 代初步完成。四氯化硅产能已全部投产目前公司 3 万吨高纯,进程加速国产化。

  2024 年我们预计到 ,空间有望达 9.15 万吨全球光伏用高纯石英砂市场,GR 达到 27.3%21-24 年 CA。伏领域在光,拉制单晶硅棒的石英坩埚高纯石英砂主要用来制作。发电成本不断下降的双重驱动下在 全球“双碳”目标和光伏,量迎来高增长全球光伏装机。光伏装机量根据新增,作时间及产能硅片生长炉工,均使用寿命石英坩埚平,纯石英砂的需求量可以测算出 高。如下假设我们作出:

  产量:我们预测(1)全球硅片,量为 240、300、350GW21-24 年全球新增光伏装机。品率分别为 99%/98%/99%在制备组件/电池片/切片过程中的良,比例大概为 1:1.25新增装机量和硅片产量 ,为 299、373、435GW21-24 年光伏硅片产量预计。

  伏设备供应商晶盛机电晶体生长设 备的收入和销量(2)生长炉产能:根据国内技术与规模双领先的光,价为 218.5 万元可以计算出生长炉的单。基股份公告又根据隆,要 2 亿元晶硅生长炉1GW 硅 片产能约需。可得由此, 10.9MW/台/年晶体生长炉的产能约为,产能为 10 MW/台/年假 设行业平均晶体生产炉。持续投入与技术 的不断突破随着生长炉设备企业研发的,增长为 0.8、1、1MW/台/年预计单台设备产能 22-24 年,10.8/11.8/12.8MW/台/年21-24 年单台生 长炉产能为:10/。:未来智库(报告来源)

  光伏领域制造设备的不断改进(3)生长炉工作时间:随着,晶体生 长炉的普及高控制精度全自动,计算机控制自动生长已经可以实现全过程,的工作时间延长了设备。此因,时长为 7750、8000、8200h我们假设 22-24 年每台生长炉工作。

  英坩埚的纯度、洁净度、精度具有严格标准(4)石英坩埚寿命:由于光伏行业对于石,“高纯度、大尺寸、低成本、长寿命” 方向发展同时大硅片的演进也使得石英坩埚工艺技术一直向。欧晶科技的公告根据晶盛机电和,平均寿命为 350 小时我们假设 21 年坩埚,命的不断提升随着坩埚寿,寿命为 360、380、400h我们假设 22-24 年坩埚使用。

  比例:根据 CPIA 数据(5)中国硅片产量占全球,全球份额不断提升我国硅片产量的,长至 2021 年的 99.23%从 2018 年的 93.04%增。业隆基、中环等持续扩产随着全球光伏硅片龙头企,量占全球比例将进一步提升我们预计我国光伏硅片产,维持在 99.5%22-25 年均。上综,1-24 年我们预计 2,3/6.31/8.07/9.15 万吨全球的光伏用高纯石英砂需求为 4.4。约 5.5/7.5/8.9 万吨我们预计 22-24 年市场供给,偏紧供给,.57、0.25 万吨的缺口未来三年仍有 0.81、 0,将持续景气度,能释放随着产,始供给将逐步宽松预计 25 年开。

  美国尤尼明长期垄断高纯石英砂市场被,份可规模量产国内仅石英股。uce Pine 地区花岗质伟晶岩原矿尤尼明拥有美 国北卡罗莱纳州 Spr,000 万吨储量超过 1,纯石英砂提纯矿石是全球最理想的高,进的提纯工艺其还掌握先,模型验证矿体能够运用数学,品稳定供给保证 产,此因,垄断地位长期处于,上的高纯石英砂市场占据全球 70%以。地区的优质矿源和本地石英矿成为第二大石英砂供应商挪威 TQC 依靠美国 Spruce Pine , 的市场份额占据 10%。09 年取得重大技术突破我国石英股份公司 20,球第三家成为全,模量产高纯石英砂的企业国内唯一一 家能够规。绑定上游矿源石英股份深度,高品 质高纯石英砂帮助企业持续生产,和持续供应能力保证产品产量,崛起快速。

  海内外差距逐渐缩小高纯石英砂制备技术,为必然趋势国产替代。 5N2 的高纯石英砂国外已经可以规模 量产,4N8 阶段我国尚处 ,品依赖进口多数高端产。为脉石英和石英岩我国的矿源主要 ,含量多杂质,难度大提纯, 产品已经实现国产化目前 3N 和 4N,高纯石英砂都达到了 4N8 水平石英 股份生产的半导体和光伏级,标准产品达到 相同纯度与尤尼明 IOTA-。的完善和提纯工艺的进步随着我国选矿评价体系,为必然趋势国产替代成。

  股份加速扩产本土龙头石英,进程提速国产化。砂需求激增的 驱动下在国产替代及高纯石英,扩产迎接机遇石英股份积极,望进一步提升市场份额有。 砂产能 1.5 万吨石英股份已有高纯石英,万吨已基本建成新建的 2 ,项目计划 2023 年投 产另有 1.5 万吨高纯石英砂,万吨超纯石英砂产能菲利华计划建设两,投产 1 万吨预计 23 年,吨全部投 产25 年两万。 Quartz 近两年无明显扩产计划尤尼明、TQC 和 Russian,需求的不 断走高随着高纯石英砂,高纯石英砂仍有缺口预计 2022 年,程提速明显国产化进。

  石英玻璃和合成石英玻璃石英玻璃材料分为天然,、气炼法 以及化学合成法主要制备方法包括电熔法,量决定其应用领域纯度和不同杂质含。的二氧化硅组 成石英玻璃由高纯度,片或锭的形态保存一般以棒、管、,料的不同按照原,璃和合成 石英玻璃可以分为天然石英玻。备工艺根据制,气炼法和化学合成法可以分为电熔法和。量低于 气炼法电熔法羟基含,源和半导体扩散氧化等高温环节金属杂质含量较高通常用于电光,含 量较高气炼法羟基,泡少气,导体刻蚀等低温环节主要用于光源和半。的石英玻璃纯度高CVD 法制得,质含量低金属杂,本高但成,应用于高端光学能耗大其被广泛,板以及光纤 等半导体光掩模。

  英玻璃的主流制备工艺电熔法和气炼法为石,熔融石英砂的原理二者都利用高温,羟基和金属杂质含量有差异但 加热方式不同导致产品。好的石英 砂加入反应炉中电熔法工艺流程为:将处理,注入氮气或氢气通电抽真空并,料熔融加热翻,割、磨平、酸洗等工序制成石英玻璃将熔融态石英进行机械 拉管、切,主要取决于原料纯度该法制备玻璃品质,含量较高金属杂质。气和氧气点燃形成氢氧焰气炼法工艺流程为:氢,玻璃靶 托上喷洒到石英,旋转并下降靶托匀速,断融化成玻璃态石英砂粉末不,同电熔法后续流程,采氢氧焰加热由于气 炼法,入石英玻璃氢气会渗,羟基含量较高所以该种方法。

  D)是合成玻璃的制备工艺化学气相沉积工艺(CV,度更高产品纯,骤可进一步降低羟基含量改进加热方式和 制备步。氢气和氧气分别过滤 后通入反应熔炉CVD 法的具体制备流程为:(1),焰作高温热源燃烧形成氢氧; SiCl4 通过上料管输送入反应熔炉(2)氢气作为载流气体将鼓泡瓶中的高纯;温水解或氧化生成 SiO2 微粒(3)SiCl4 在氢氧焰中高,体上形成透明石英玻璃并逐层沉积在旋转的基;后出炉引料头(4)冷却,与酸洗得到石英玻璃成品通过机械拉管、 切割。SiO2 含量可达 6NCVD 制得的石英玻璃 ,1000ppm但羟基含量超 。VD)代替氢氧焰加热若采用等离子(PC,至 5ppm羟基含量可降;积再进行烧结(间接合成法)若采用低 温 CVD 沉,至 1ppm羟基含量可降。

  的优点是羟基含量少电熔法制备石英玻璃,杂质多但金属;质少但 羟基含量高气炼法制备金属杂;璃杂质和羟基含量都较少四氯化硅合成的石英玻,成本较高但是制备。是以高纯石英砂为原料电熔 和气炼工艺均,上高温熔制成石英玻璃经过 1800℃以,熔制工艺自身的局限由于原料纯 度和,低、存在较多气泡、杂点所制备的石英玻璃纯度较,提升小等缺陷技术空间 ,术成熟但技,主流的制备方法是目前石英玻璃。 CVD)制备出的合成石英玻璃不但品质较高采用化学合成方法(CVD、 PCVD、两步,了多晶硅产业副产物对环境的污染问题而且以四氯化硅为原料也很好 地解决,成本高但制备,较为复杂工艺流程,主要发展方向是未 来技术,度的依赖以及一步法中羟基 含量过高的缺点其中两步 CVD 法克服了电熔法对原料纯,英玻璃提供了解决办法为制备大尺寸低羟基石,的重点 发展方向是工业界近年来。

  制备方法和工艺影响石英玻璃质量主要受,保有高技术壁垒业内领军企业均。石英行业处于领先地位国际上:迈图在熔融,英的气炼法和电熔法主要掌握生产熔融石,体和光纤市场占据半导 。玻璃技术已有 117 年贺利氏掌握气炼法制备石英,生产-拉丝工艺光纤产业链拥有完整的熔融石英预制棒,纤领域深耕光。域为半导体东曹主营领,熔法生产熔融石英玻璃掌握氢氧焰融、 电,产合成石英玻璃的技术和火焰水解合成工艺生,域 具有优势在半导体领。握等离子技术的企业昆希是全球唯一掌,具有独特优势在半导体领域。与国外先进技术水平相比我国石 英玻璃制备技术,制设备和 节能控制方面还有较大差距在高纯度、大尺寸石英玻璃制备、熔。

  (新三板)等国内石英材料生产企业逐 步崛起菲利华、石英股份、亿仕达(退市)和鑫亿鼎,术投入加大技,外差距缩小海。路线以及气炼电熔二步法生产大规模石英扩散管技术菲利华:掌握电熔法、气熔法以及合成法三条工 艺,华的石 英材料全面布局深厚的技术积累助力菲利,键半导体设备厂商认证公司目前获得三大关,获国际认可产品质量。 时同,纤维主要提供商之一公司还是全球石英。以电熔法工艺为主石英股份:公司,技术行业标杆为国内 连熔,技术上创新发展在连熔生产工艺,高级石英管、棒、板、筒等产品的空白填补国内多项连熔法生产半导体级 。质稳定产品品,本优势具备成。 TEL 扩散公司产品通过,蚀环节认证LAM 刻,也取得阶段性成果AMAT 认证。外此,三板)均掌握石英材料生产工艺亿仕达(退市)和鑫亿 鼎(新,导体、光伏等多个领域产品应用于电光源、半。

  场集中度高石英玻璃市, 约为 74%全球 CR5。导体、光通讯为主的电子级石英玻璃市场)目前全球高端石英玻璃市场(尤其是 以半,、昆希等海外龙头企业掌握主要由贺利氏、迈图、东曹。企业历史悠久这些海外龙头,的技术优势具备独特,的领 域和市场各自有其擅长,高、竞争力强产品附加值,场耕耘过程中且在长期市,业渠道优势和产业规模优势积累了较强的上下游产 。rld 统计的数据根据 IBISWo,球石英市场份额中2013 年全,氏占比 21%、日本东曹占比 8%美国迈图公司占比 38%、德国贺利,占比 67%三家企业合计。:未来智库(报告来源)

  材料主要应用领域半导体为石英玻璃,成半导体原厂认证我国企业加速完, 替代进程加速国产。制造企业获 得 TEL 认证目前全球只有 6 家石英玻璃,迈图、贺利氏、昆希、东曹其中四家为海外公司包括,华和 石英股份中资企业有菲利。大关键半导体设备厂商认证我国企业菲利华目前获得三;TEL 扩 散石英股份通过 ,蚀环节认证LAM 刻,也取得阶段性成果AMAT 认证,将助力 我国企业快速发展加速完成半导体原场认证,替代进程推动国产。

  幅扩张产能石英股份大,布局全产业链菲利华积极。20 年底截止 20,0 吨/年石英材料产能石英股份具备 950,于满产状态近年来均处。 吨/年电子级石英材料以及 1800 吨/年石英砣产能2019 年公司发行 3.6 亿可转债募投 6000,季度完成扩产项目2021 年四。顺利落成投产随着扩产工程,规模将再上台阶公司产能及业绩。产能 2500 吨菲利华现有天然石英,400 吨的产能合成石英锭约 。合成石英玻璃、 电熔石英玻璃的扩产2019 年发布定增募投项目用于,新增收入达 2 亿元预计达产后石英玻璃。

  技领域中的关键耗材石英制品是尖端科,且应用广泛种类丰富,航空航天等高新科技领域产品生产过程中至关重要在半导体、光伏、光 学、光纤、高端电光源、,替代不可。工改型后制得的石英玻璃器件石英玻璃是由石英材料进行加,、石 英坩埚等多种产品涵盖石英管道、石英舟,、光学、光伏、电光源、航 空航天等领域作为关键材料被广泛应用于半导体、光纤,主要的应用领域其中半导体是最, 65%占比超过。

  石英制品主要制备工艺冷加工+火加工工艺是,是工艺过程关键 因素设备和经验丰富的技工。切割、研磨和抛光冷加工主要工艺为,对石英材料进行处理多利用数控机械设备,接依靠机械设备做成成品有的刻蚀类产品可以直,和精度是加工关键设备的种类、数量。

  部件进行二次改型火加工是将石英,产业使用的产品制备适合下游,是该 环节的核心经验丰富的技工。车床和手工火加工火加工分为玻璃,熔点和粘度都很高由于熔融石英玻璃,无法熔融温度过低,软且极易蒸发过高则过于稀,部件操作且使 其均匀受热而焊接需要行分层次、分,工要求极高因此对技,培训周期通常为 8-10 年行业内成熟的火加工技术工人,依赖技工成熟的手艺该技术至今仍然高度,被替代难以。

  :碱金属除杂关键环节一。活泼容易污染制品由于碱金属极其,造中碱金属除杂尤为关键故在高端石英制品制 。金属除杂的主要手段全过程多次清洗是碱,是除 杂关键清洗试剂浓度。:脱羟处理关键环节二。氧化硅的键合结构羟基能够改变二,热 性能大幅下降导致石英制品耐,化变形温度可降低 100 余摄氏度含量高于 200ppm 的材料软。可有效去除羟基通过脱羟处 理。退火消除热应力关键环节三:。温度下产生的应力热应力是在非均匀,品的机械稳定性能够降低石英制,光学均匀性热稳定性和。硅片生产中在半导体,应力作用可能会导致碎片石英制 品对硅片产生的,应力至关重要因此消除热。冷加工的中产生的应力(暂时应力)石英玻璃的应力分 为两种:(1),洗和火抛消除可以通过酸;产生的应力(永久应力)(2)加 热冷却不均匀,火工艺消除必须通过退。为 加热、恒温和冷却退火工艺的主要流程。中其,除应力效果起决定性作用温度控制和冷却速率对。

  端产品主要份额外资企业占据高,入高端半导体石英制 品领域内资龙头石英制品公司逐步切。与国外领先水平仍有一定差距我国高端石英制品加工技术,工领域火加,和产品洁净度与海外龙头企业仍有差距国内大 尺寸高端石英制品产品精度,工领域冷加,仪器设备提高加工精度国外企 业拥有先进,具有微孔加工等精密 研磨技术如东曹石英采用的激光加工设备,到 0.3mm最小加工直径达,器设备不足国内先进仪。积累和创新但随着技术,石英实现技术突破火加工企业凯德,英晶舟通过中芯国际认证其生产的 12 英寸石, TEL 认证初审系列石 英制品通过,英制品通过中芯国际认证强华股份 8 英寸石,切入高端半导体石英制品领域内资龙头石英制 品公司逐步,英制品替代之路开启了中高端石。

  性质更加优异石英纤维物化,天领域关键材料是军工和航空航。高(99.95%)的无机高性能纤维石英玻璃纤维是一种 SiO2 含量,材料拉丝制得由石英玻璃,璃 的部分特点保持了石英玻,上更加优越在某些性能。纱、石英布、 石英套管和石英纤维桩等石英纤维可分为石英棉、石英毡、石英,于军品市场广泛应用,目的应用中取得成功在诸多航空航天项,处于重要战略位置在高性能材料中,箭喷火口如制造火,飞机导弹雷达 罩等航天热防护装置、。

  主要制备方式棒拉丝法为,用对石英纤维的质量起 决定作用制备原料、拉丝工艺、浸润剂的使。熔融拉丝法、棒拉丝法和溶胶凝胶法石英玻璃纤维制法主要有三种:直接。生产中的主要制备方式其 中棒拉丝法为工业。1)原料直接影响着石英纤维的力学性能和抗烧蚀性能石英纤维的质量主要受以下几个方面因素的影 响:;情况而言就国内,括水晶料、硅石料等制备原料主 要包。直接影响着纤维的性能2)拉丝工艺的质量。工 艺是技术关键避免表面热损伤,着温度的升高而降低石英纤维的强度随,产生大量裂 纹和缺陷高温下石英纤维表面,损失严重纤维强度。的技术仅由极少数厂家掌握石英纤维的热损伤缓解机制,部分厂家的生产也限制了绝大。和使用量等均显 著影响着制备产物的性能4)浸润剂的种类、质量、涂抹的均匀程度。

  维技术壁垒高高纯石英纤,处于领先地位美国在行业中, 军工资质的石英纤维制造商菲利华是国内唯一一家具有,一步打开成长空间产业链延伸将进。纤维规模化生产的企业较少在生产方面能达到石英 ,业具有量产能力全球仅有少数企,业中处 于领先地位其中美国企业在行。、俄罗斯 NPO、 英国 TFP、日本 AFG 和中国菲利华全球具备批量生产能力的企业主要包括法国圣戈班、美国 JPS。纤维生产成本较高我国现阶段石英,与全球存在一定差距生产技术整体水 平。能力的企业仅菲利华一家国内能掌握石英纤维量产,% 的市场份额占据国内 95,生产技术及产品垄断打破国外石英纤维,对高性能 石英纤维的需求满足国内航天等核心领域。逐渐进入高速发展期随着我国航天领域,英纤维及其制品的需求将显著增长航天器隔热、耐高温部件对石 ,市场扩大叠加民用,有限且价格高昂考虑当前供应,华未来发展潜力巨大我们认为现阶段菲利。

  氢气、氧气、氦气等原材料生产光纤通过四氯化硅、四氯化锗、,、拉丝与涂敷三道主要工序其制造过程可分为 制棒,纤质量决定因素预制棒质量是光。 制光纤的材料预制件光纤预制棒是用于拉,纤的核心原材料是石英系列光,、高附加值产品属于技术密集型,行业利润的 70%光纤预制棒占据光纤,材料为高纯四氯化硅光纤预制棒主要原, 以上的成本占 30%。:未来智库(报告来源)

  市场规模有望突破15.5万吨2022年全球高纯四氯化硅,达到7.7万吨国内市场预计,高度集中行业持续。物联网的高速发展随着 5G 和,求快速增长全球光纤需,U 预测据 CR,求量有望达到 2.58 万吨2022 年全球光纤预制棒需。场高度集中全球光纤市, 98.59%CR10 达到,中天和富通合占 47%的市场份额其中国内龙头长飞、亨通、烽火、【华体汇体育App官方下载】中国有限公司。三网融合”等政策驱动下在“宽带中 国”、“,有望持续增长我国光纤市场,化部统 计数据根据工业和信息,21 年底截至 20, 基站 142.5 万个我国累计建成并开通 5G,超 65 万个去年全年新建, 60%以上总量占全球。制棒产量占全球的 50%预计 2022 年我国预,6 吨高纯四氯化硅计算根据每吨预制 棒需 ,需求有望突破 7.75 万吨2022 年我国高纯四氯化硅。

  技术的突破由于精馏,刻的高端芯棒用高纯四氯化硅我国目前已可以自给要求最苛,替代是必然趋势未来全面国产。 年之前2019,棒进口自信越化 学、住友电气我国 95%以上的光纤预制,工等企业古河电。技术的突破随着精馏, 纯度产品的四氯化硅精馏技术三孚股份通过研发能够生产不同,增加精馏塔的费用和能耗用多通道出料方式节省了;等三种产品的方式降低除杂成本通过 同时生产电子级四氯化硅。前目,达 到 9N 级别公司的高纯四氯化硅。改进合成炉公司通过, PCVD 芯棒的规模化 供应实现了对原材料要求较为苛刻的。 万吨/年的产能公司目前有 3, 90%产销量超。 用于预制棒外包层的高纯四氯化硅武汉新硅、洛阳中硅等企业也可生产,吨和 0.62 万吨产能分别达到 3 万。化硅总产能 8.62 万吨我们预计当前国内 高纯四氯,海外的产品除去出口,到 80%自给率达。美国的进口光纤预制棒继续征收 5 年的反倾销税又由于 2018 年 商务部决定对原产于日本、,氯化硅替代提速国产高纯四 。

  模量产高科技领域用高纯石英砂的企业公司是国内首家且是唯一一家能够规,推动业绩增长积极扩 产。开始深耕高纯石英砂领域公司自 2003 年,的提纯制备 工艺致力于研究石英砂,石英砂提纯技术的突破2009 年实现了,企业尤尼明的垄断率先打破了海外,英砂规模量产之路开启了 高纯石。英管及出售给下 游厂商生产光伏用石英坩埚公司所生产的高纯石英砂产品可供公司自制石。行业的不断增长随着下游光伏,需求高居不下高纯石英砂。 1.5 万吨/年目前公司已有产能,计划的推进随着扩产,达到 3.5 万吨/年预计 2022 年产能,到 5 万吨/年2023 年达,长可期业绩增。

  石英材料深耕高端,体领域多项认证产品取得半导,行业壁垒逐步建立。 年设 立以来自 1999,于石英管的制造公司一直专注,石英管制造企业是国内最大的。导体用高端石英材料公司近年来发力 半,得多项认证目前已取。株式会社(TEL) 官方认证公司产品通过了日本东京电子,L 高温扩散领域认证的原材料供应商成为全球第三家、国内首家通过 TE;Lam Research)刻蚀环节的国际认证2020 年下半年又通过了美国拉姆研究((;T)认证也取得阶段性成果美国应用材料 (AMA,体厂商认证也处于快速 推进中日本及国内其他国际知名半导。、门槛高、程序复杂等特点由于该领域认证技术难度大,新的进入 者短期内难以有。

  砂市占率提升随着公司高纯,领域认证突破以及半导体,稳定增长公司营收,超 10%且持续增长ROE 连 续四年。年营收分别为 6.2/6.5/9.6 亿 元收入端:公司 2019/2020/2021 ,/3.7%/48.8%同比增长-1.73%。系受到光伏退补政策影响2019 年营收下降,伏装机量下降国内新 增光,速替代多晶硅片另单晶硅片迅,营收下降 60.09%导致公司多晶用石英坩埚。要系:(1)高纯石英砂量价齐增2021 年营收实现爆发增长主, 50%产量增加,110.95%营收同比增长 ,上涨价格,持低位成本维,上涨毛利;半导体高 端市场(2)公司进入,增长 101.01%半导体类产品收入同比。能力整体稳定增长盈利端:公司盈利。光源产品加工成本上升19 毛利下降主因,光纤石英制品价格下降下游光纤价格下降导致,因光源外销收入下降20 年毛利下降主,一步下降导致光纤价格进。此据,整营 收结构公司积极调,领域营收占比扩大半导体,时同,新一轮快速发展期光纤市场也迎来,能力持续攀升公司盈利 。

  业链布局公司全产,石英材料进军高端,进一步提升毛利有望。管棒类材料及下游石英器件全产业链布局的优质企业公司作为业界稀缺的 从高纯石英砂到电子级石英,产业链优势具备全 。制品原材料高纯石英砂成本端:公司自产石英,进一步下降成本有望。光伏行业的高速增长收入 端:随着下游,缺预计造成价格增长高纯石英砂的供给短。外另,英制品附加值高半 导体领域石,证的持续突破随着公司认,将继续调整营收结构,大的增长空间毛利有较 。

  高纯石英砂研发公司持续推进,善工艺不断完,进一步实现进口 替代国产高纯石英砂有望。长期占据全球较高市场份额海外尤尼明、TQC 等,砂多从尤尼 明进口国内高端产品用石英。目标的持续推进随着国内双碳,链竞争力不断提升新能源领域全产业。 石英砂已经实现国产化目前 3N 和 4N,英砂已经达到 4N8 水平石英股份生产的光伏级高纯石,A-标准产品纯度相同与 尤尼明 IOT。与产品稳定性的提升随着公司除杂技术,国产替代是发展趋势高纯石英砂实 现。

  玻璃龙头企业公司是石英,线丰富产品,及光伏等高科 技领域应用广泛在半导体、航空航天、光通讯。类极其丰富公司产品种,法兰、扩散管等制品用材料石英锭、石英筒和光掩膜基版的 主要基材合成石英锭主要包括:(1)半导体领域:半导体制程扩散、 氧化、沉积、蚀刻工艺中石英;部位的结构增强、透 波、隔热材料的石英纤维(2)航空航天领域:可作航空航天飞行器关键;制棒拉纤时的支撑材料石英 棒、管(3)光通讯:光纤预制棒制作和预;光学领域的透镜、棱镜(4)光学:用作高端,示器的合成石英 玻璃材料TFT-LCD 高清显。

  讯及光学等多项业务驱动下在半导体、航空航天、光通,连年增长公司营收,力稳定提升盈利能 。5.5 /7.2/7.8/8.6/12.2 亿元收入端:公司 2017-2021 年的营收为 ,/1.9 /2.4 /3.7 亿元归母净利 润为 1.2 /1.6 ,.04%和 32.51%CAGR 分别达到 22,同比增长 41.68%2021 年公司营收 ,消费类电子产品需求旺盛主要系(1)半导体领域,景 气度持续上扬国际半导体行业,模快速扩大市场需求规,料营收增幅明显半导体用石英材;带动了石英玻璃纤维需求量的快速增长(2)国家航空 航天事业的高速发展。与净利稳 定增长盈利端:公司毛利,持在 12%以上ROE 水平维。来看总体,结构合理公司业务,能力强管理,用控制较好各项费 ,率和销售费用率显著下降2021 年管理费用,应凸显规模效,持续增长净利率。降主要系境外产品毛利下降2018 年毛利小幅下。产周 转率均小幅降低导致 ROE 略微降低2019 年和 2020 年权益乘数与总资。

  英纤维批量产能的制造商之一公司是全球少数几家具有石,领域唯一的石英纤维供应商中国航空航天等国防军工 。领域的功能材料石 英玻璃纤维系列产品公司持续开发应用在航空航天与海洋装备,璃纤维产业链延伸石英玻,玻璃 纤维增强复合材料制造领域拓展石英玻璃纤维立体编织、石英。低成本机织物的技术特点 和优势公司立足于高性能石英玻璃纤维和,和高绝缘石英玻璃纤维复合材料的 研发工作开展了先进结构与功能一体化防隔热复合材料。1 年202,发成功并通过了相关试验的考核公司二个型号的复合材料产品研;复合材料项目在研发中另 有多个型号高性能。中国航天》白皮书根据《2021 ,五年未来,建设航天强国新征程中 国将开启全面,唯一石英纤维供应商作为国内军工领域,率 先受益公司必将。

  国内半导体设备厂商认证公司已取得多项国际与,外业务同步增长驱动公司海内。外来看从 海,search)、应用材料公司(AMAT)三大国际半导体原厂设备商以及日立高 新技术公司的认证公司的半导体用气熔石英玻璃材料通过了日本东京电子株式会社(TEL)、泛林 研发(Lam Re,务有望提升公司境外业。内来看从国,研发成 功并得到认可公司电熔石英玻璃材料,导体设备(上海)股份有限公司认证上海石创的石英玻璃制品通过中微半。产化的国家政策支持下在半导体自主可控国,望取得更大突破公司国内业务有。

  制品二十五载公司深耕石英,行业领头人已成为国内。1997 年公司成立于 ,石英制品的研发、生产和销售主营业务 为半导体和光伏用,英管道、石英舟等包括石英仪器、石,别占比 74.7%和 23.8%21 年半导体和光伏领域业务分。员来看从人,技术密集型行业至关重要技术人员对石英制品 类,业 25 年公司深耕行,石英制品加工人才培养和积累大量。人员 39 人公 司现有研发,143 人生产人员 ,业前列位居行。术来看从技,水平领 先公司技术,项发明专利有 12 ,第一梯队稳居行业。

  光伏行业驱动受半导体和,稳步提升公司业绩,较为稳定盈利能力。营收从0.91亿元增长至1.66亿元收入端:公司 2017-2021年,亿元增长至0.4亿元归母净利润从0.12,6.2%和 35.1%CAGR 分别为 1。以及光伏产业规模不断扩大主因近年半导体行业回暖,司业绩稳步提升双 轮驱动下公。率、净利率相对平稳盈利端:公司毛利,力稳定盈利能。占比提升 25.03%19 年公司光伏业务,毛利率低 8.41%而光伏毛利率比半导体,利下 降因此毛;执行新收入准则20 年由于,费至营业成本调整运费包装,下降毛利;半导体产品营收占比上升 19.9%21 年毛利上升系 公司高毛利的,体毛利拉升整。上涨 系因公司利息收入增加而 19-21 年净利持续,控制较好财务费用。下降主要系总资产周转率下 降20 与 21 年 ROE 。

  端产品线产能落地公司上市助力高,稳定增长推动业绩。产量同比增长 33.3%2021 年中国集成电路,市场保持高增长预计中国半导体。用率达到 111.57%2020 年公司产 能利,一步拓展市场的主要阻碍产能不足成为制约公司进。高端石英制品生产线项目公司募投 5 亿元建设, 10.7 万件/年的 新增产能达产后预计可形成年产高端石英制品,产能释放将进一步增强公司产品的市场供给能力从 2023 年起 2.14 万件/年的,时增强公司营业收入与核心竞争力满足下游市场日益增长的需求同。:未来智库(报告来源)

  2 英寸零部件认证的石英制品企业公司为国内首家通过中芯国际 1,助力 业绩增长“国产替代”。1997 年公司成立于 ,新和产品研发专注于技术创,际 12 英寸零部件认证的石英制品企业2020 年成为国内首家通过 中芯国,件国产替代的关键 问题解决了中芯国际石英零部,零”的突破实现了“。外此,较多待认证产品公司目前拥有,扩散、热处理、薄膜等各项环节产品涉及半导体工艺 中的氧化,及公司技术团队 的持续研发我们认为随着认证进程的推进,域高端产品国产化开局人公司或将成为石英制品领。

  化工领域前列公司位列精细,化工中间体主要生产,的循环经济模式形成了较为完善。三氯氢硅:制造多晶硅及硅烷偶联剂公司主要产品及应用领域为:(1),、半导体材料与光导纤维等其中多晶硅可作 光伏电池;填充塑料、 特种橡胶粘合促进剂等领域硅烷偶联剂主要用于表面处理剂、无机;酸钾、高锰酸钾及其他钾盐等(2)氢氧化钾:可合成碳,业、轻工等行业具有广泛应用其 在化工、食品、医药、农;的钾肥 和硫基氮磷钾复合肥(3)硫酸钾:用作农业上,工业玻璃也可用于,料染,料香,等行业医药。要应用于光纤预制棒制作(4)高纯四氯化硅:主。的循环经济体系公司建立了科学,的副产品及余能余热充分利用使各个生产系统之间产生 ,高效率的循环发展经济体系内部建立低消耗、低排放、,用高效化、能源消耗节约化实现整个生产过程原料利,放最小化污染物排,品 生产成本从而降低产,经济和环保效益提高发行人的。

  稳定增长公司营收,逐渐回升盈利能力。10.7/11.0/11.6/10.1/16 亿元收入端:公司 2017-2021 年营收分别为 , 10.58%CAGR 达到,为稳定增长较。幅下 降系疫情影响2020 年营收小,受限运输,产销量下降三氯氢硅。公司高纯四氯化硅二期 2 万吨新增产能投料开车公司 2021 年营收大幅增长主要系(1) ,幅增长销量大;21 年以来(2)20,业景气度上升多 晶硅行,规划新建、扩产项目多家多晶硅生产企业, 硅等产品需求大幅提升从而对三氯氢硅、工业,价格波动等因素影响同时受上游金属硅粉,21 年价格波动较大三氯氢硅产品在 20,提升均价。利下降主要系原材料氯化钾价格上 升盈利端:2018 与 2019 毛,主要系根据新收入准则2020 毛利下降,分类至营业成本公司销售费用重。于(1)国内外对光纤光缆需求增加2021 年毛 利整体回升是由,硅产品需求增加对高纯四氯化,化硅产品价格上涨趋从而 促使高纯四氯;氢硅价格上升(2)三氯,利能力提升公司整体盈。

  氯化硅提纯技术公司突破高纯四, 9N 级别产品能够达到,料实现 进口替代高端芯棒生产原材。密集型、高附加值产品光纤预制棒属于技术,在日本、 美国等国外企业其生产技术最初主要掌握。年来近,技术的提升随着精馏,氯化硅制成 9N 高纯四氯化硅的能力公司已具有将三氯氢硅的副产物普通四 ,销往欧洲产品成功。国 行业内市场占有率较高公司高纯四氯化硅目前在我,芯棒生产方面尤其是在高端,CVD 芯棒生产工艺的规模化供应已实现对原材料要求较为苛刻的 P,进口替代逐渐完成。政策的不断深 化随着“宽带中国”,宽带部署规模扩大5G 带动光纤,四氯化硅的需求将持续 增长作为光纤预制棒原材料的高纯,将进一步提升国产化率也。

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